Морфология поверхности, фазовый состав и локальные электрические свойства пленок фуллерита с разной атомной долей олова и висмута

Баран Л. В.

doi:10.31857/S0002337X23060040

Морфология поверхности, фазовый состав и локальные электрические свойства пленок фуллерита с разной атомной долей олова и висмута

Authors: Баран Л.¹
Affiliations:
1. Белорусский государственный университет
Issue: Vol 59, No 6 (2023)
Pages: 610-617
Section: Articles
URL: https://journals.rcsi.science/0002-337X/article/view/140187
DOI: https://doi.org/10.31857/S0002337X23060040
EDN: https://elibrary.ru/ELSZHX
ID: 140187

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription Access

Abstract
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

Методами сканирующей зондовой и электронной микроскопии, рентгеноспектрального и рентгенофазового анализа, КР- и Фурье-спектроскопии исследованы морфология поверхности, элементный и фазовый составы, локальные электрические свойства пленок фуллерита с разной атомной долей олова и висмута. Пленки получены из совмещенного атомно-молекулярного потока методом резистивного испарения в вакууме на подложках из окисленного монокристаллического кремния. Толщина пленок составила 1 мкм. Установлено, что свежесконденсированные пленки состоят из частиц разных размеров – от 30 до 200 нм, на рентгенограммах наблюдаются отражения фуллерита С₆₀ с гранецентрированной кубической решеткой, находящейся в напряженном состоянии из-за внедрения атомов примеси, а также отражения чистых олова и висмута. С помощью оптической спектроскопии выявлено образование комплексов фуллеренов с атомами Sn и Bi. Электросиловая микроскопия показала значительное уменьшение поверхностного потенциала пленок фуллерита, легированных оловом и висмутом, и неоднородное распределение градиента поверхностной емкости.

Keywords

тонкие пленки, фуллерит, легирование оловом и висмутом, морфология поверхности, твердофазное взаимодействие

About the authors

Л. Баран

Белорусский государственный университет

Author for correspondence.
Email: baran@bsu.by
Беларусь, 220030, Минск, пр. Независимости, 4

References

Сидоров Л.Н., Юровская М.А., Борщевский А.Я., Трушков И.В., Иоффе И.Н. Фуллерены. М.: Экзамен, 2005. 688 с.
Баран Л.В. Влияние атомной доли металла на шероховатость поверхности и электросопротивление пленок фуллерит–висмут // Физикохимия поверхности и защита материалов. 2022. Т. 58. № 1. С. 38–44. https://doi.org/10.31857/S004418562201003X
Gothard N., Spowart J.E., Tritt T.M. Thermal Conductivity Reduction in Fullerene-Enriched P-Type Bismuth Telluride Composites // Phys. Status Solidi A. 2010. V. 207. № 1. P. 157–162. https://doi.org/10.1002/pssa.200925145
Ke N., Cheung W.Y., Wong S.P., Peng S.Q. Electrical and Defect Properties of Sn–Doped C60 Thin Films // Carbon. 1997. V. 35. № 6. P. 759–762. https://doi.org/10.1016/S0008-6223(97)00032-8
Баран Л.В. Электросиловая микроскопия локальных электрических свойств пленок олово-фуллерит // Перспективные материалы. 2009. № 5. С. 86–90.
Баран Л.В. Твердофазное взаимодействие в пленках фуллерит-висмут при термическом отжиге // Поверхность. Рентген. синхротр. и нейтрон. исследования. 2019. № 8. С. 30–34. https://doi.org/10.1134/S0207352819080031
Дроздов А.Н., Вус А.С., Пуха В.Е., Пугачев А.Т. Особенности формирования дифракционных картин кристаллами металлофуллеренов // ФТТ. 2010. Т. 52. Вып. 9. С. 1861–1866.
Баран Л.В. Структурные и фазовые изменения в пленках олово-фуллерит при отжиге // Поверхность. Рентген. синхротр. и нейтрон. исследования. 2010. № 8. С. 89–94.
Cornelius B., Treivish S., Rosenthal Y., Pecht M. The Phenomenon of Tin Pest: A Review // Microelectron. Reliab. 2017. V. 79. P. 175–192. https://doi.org/10.1016/j.microrel.2017.10.030
Baran L.V. Spontaneous Growth of Petal Crystals in Fullerite Films // Nanosyst.: Phys., Chem., Math. 2018. V. 9. № 2. P. 295–299.
Россошинский А.А., Лапшов Б.П., Яценко Ю.К. Олово в процессах пайки. Киев: Навукова думка, 1985. 195 с.
Tanigaki K., Zhou O. Conductivity and Superconductivity in C60 Fullerides // J. Phys. I. 1996. V. 6. № 12. P. 2159–2173. https://doi.org/10.1051/jp1:1996212. jpa-00247304
Захарова И.Б., Зиминов В.М., Романов Н.М., Квятковский О.Е., Макарова Т.Л. Оптические и структурные свойства пленок фуллерена с добавлением теллурида кадмия // ФТТ. 2014. Т. 56. Вып. 5. С. 1024–1029.
Кульбачинский В.А., Кытин В.Г., Бланк В.Д., Буга С.Г., Попов М.Ю. Термоэлектрические свойства нанокомпозитов теллурида висмута с фуллеренами // ФТП. 2011. Т. 45. Вып. 9. С. 1241–1245.
Баран Л.В. Структурно-фазовое состояние и локальные механические свойства пленок фуллерит – алюминий с разной атомной долей металла // Перспективные материалы. 2014. № 12. С. 51–58.
Popescu R., Macovei D., Devenyi A., Manaila R., Barna P.B., Kovacs A., Labar J.L. Metal Clusters in Metal/C60 Thin Film Nanosystems // Eur. Phys. J. B. 2000. V. 13. P. 737–743. https://doi.org/10.1007/s100510050093
Chen N., Yu P., Guo K., Lu X. Rubrene-Directed Structural Transformation of Fullerene (C60) Microsheets to Nanorod Arrays with Enhanced Photoelectrochemical Properties // Nanomaterials. 2022. V. 12. № 6. P. 954 (1–13). https://doi.org/10.3390/nano12060954
Lei Y., Wang S., Lai Z., Yao X., Zhao Y., Zhang H., Chen H. Two-dimensional C60 Nano-meshes: Via Crystal Transformation // Nanoscale. 2019. V. 11. № 18. P. 8692–8698. https://doi.org/10.1039/c8nr09329f
Баран Л.В. Самопроизвольный рост монокристаллов различной формы в пленках олово–фуллерит // Кристаллография. 2006. Т. 51. № 4. С. 736–741.
Баран Л.В. Структура и условия образования кристаллитов фуллерита в пленках Sn–C60 // Кристаллография. 2009. Т. 54. № 1. С. 112–115.
Dresselhaus M.S., Dresselhaus G., Eklund P.C. Raman Scattering in Fullerenes // J. Raman Spectrosc. 1996. V. 27. P. 351. https://doi.org/10.1002/(SICI)1097-4555(199603)27: 3/4%3C351::AID-JRS969%3E3.0.CO;2-N
Kuzmany H., Matus M., Burger B., Winter J. Raman Scattering in C60 Fullerenes and Fullerides // Adv. Mater. 1994. V. 6. № 10. P. 731–745. https://doi.org/10.1002/adma.19940061004
Hare J.P., Dennis T.J., Kroto H.W., Taylor R., Allaf A.W., Balm S., Walton D.R.M. The IR Spectra of Fullerene-60 and -70 // J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1991. № 6. P. 412–413. https://doi.org/10.1039/C39910000412
Wilson William L., Hebard A.F., Narasimhan L.R., Haddon R.C. Doping-Induced Spectral Evolution in C60: Evidence of Immiscible Stoichiometric Phases in AxC60 (A = K, Rb; X = 0, 3, and 6) Thin Films // Phys. Rev. B. 1993. V. 46. № 4. P. 2591–2594. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.48.2738
Титова С.Н., Домрачев Г.А., Хоршев С.Я., Объедков А.М., Калакутская Л.В., Кетков С.Ю., Черкасов В.К., Каверин Б.С., Жогова К.Б., Лопатин М.А., Карнацевич В.Л., Горина Е.А. Стехиометрический синтез соединений фуллерена с литием и натрием, анализ их ИК и ЭПР спектров // ФТТ. 2004. Т. 46. № 7. С. 1323–1327.
Sun Y.-P., Ma B., Bunker Christ E., Liu Bing. All-Carbon Polymers (Polyfullerenes) from Photochemical Reactions of Fullerene Clusters in Room-Temperature Solvent Mixtures // J. Am. Chem. Soc. 1995. V. 117. P. 12705–12711.
Shuichi Osawa, Jun Onoe, Kazuo Takeuchi. Coalesced C60 Molecules in Toluene under Ultrahigh Pressure // Fullerene Sci. Technol. 1998. V. 6. № 2. P. 301–308.
Казаченко В.П., Рязанов И.В. Структура полимерных покрытий из С60, полученных методом электронно-лучевого диспергирования фуллерита // ФТТ. 2009. Т. 51. № 4. С. 822–827.